Vliv disruptivního zbarvení vybraných modelových druhů zvířat na jejich detektabilitu

• Thesis title in Czech: Vliv disruptivního zbarvení vybraných modelových druhů zvířat na jejich detektabilitu
• Thesis title in English: The effect of disruptive coloration of selected animal species on their detectability
• Key words: krypse, disruptivní zbarvení, personalita, oční kamera, detektabilita, antipredační odpověď, personalita
• English key words: crypsis, disruptive coloration, personality, eye tracking, detektabilita, antipredatory response, personalita
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Zoology (31-170)
• Supervisor: RNDr. Eva Landová, Ph.D.
• Author: Mgr. Kristina Beatrix Bílá - assigned by the advisor
• Date of registration: 15.11.2018
• Date of assignment: 15.11.2018
• Advisors: Mgr. Barbora Vobrubová, Ph.D.

Guidelines

Základy etologie
Kognitivní etologie
Praktikum z morfometrických metod

References

Doporučená literatura:

Duchowski, A. T. (2007). Eye tracking methodology. Theory and practice, 328.

Espinosa, I., & Cuthill, I. C. (2014). Disruptive colouration and perceptual grouping. PloS one, 9(1), e87153.
Hoese, F. J., Law, E. A. J., Rao, D., & Herberstein, M. E. (2006). Distinctive yellow bands on a sit-and-wait predator: prey attractant or camouflage?. Behaviour, 143(6), 763-781.

Landová, E., Jančúchová-Lásková, J., Musilová, V., Kadochová, Š., & Frynta, D. (2013). Ontogenetic switch between alternative antipredatory strategies in the leopard gecko (Eublepharis macularius): defensive threat versus escape. Behavioral Ecology and Sociobiology, 67(7), 1113-1122.
Pike, T. W. (2011). Using digital cameras to investigate animal colouration: estimating sensor sensitivity functions. Behavioral Ecology and Sociobiology, 65(4), 849-858.

Ruxton, G. D., Sherratt, T. N., Speed, M. P., Speed, M. P., & Speed, M. (2004). Avoiding attack: the evolutionary ecology of crypsis, warning signals and mimicry. Oxford University Press.
Stevens, M., & Merilaita, S. (2009). Defining disruptive coloration and distinguishing its functions. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 364(1516), 481-488.

Stevens, M., & Merilaita, S. (Eds.). (2011). Animal camouflage: mechanisms and function. Cambridge University Press.

Preliminary scope of work

Mezi zvířaty, která používají krypsi, rozlišujeme 3 základní typy zbarvení: uniformní neboli jednolité; „mottle“ nebo také strakaté, které sestává z malých, různě barevných skvrn; a konečně disruptivní, u kterého se střídají velké plochy s rozdílným kontrastem. Všeobecně se uvažuje, že uniformní a strakaté zbarvení slouží ke splynutí s okolím, ve kterém se zvíře vyskytuje. Oproti tomu u disruptivního zbarvení se uvažuje především o jeho funkci ohledně zamaskování a rozrušení obrysu zvířete. Disruptivní zbarvení také napomáhá tomu, aby predátorovi znesnadnilo nalezení životně důležitých částí těla jako je oko či hlava kořisti (jak tomu je například u falešných očních skvrn). Existují však i hypotéza, že i disruptivní zbarvení by mohlo sloužit ke splynutí s určitými typy podkladu, které odpovídají velikosti jeho skvrn ve specifickém poměru. Tématem této práce je rozklíčovat funkční aspekty disruptivního zbarvení na vybraných modelových druzích a experimentálně ověřit jeho detektabilitu za pomoci oční kamery.
Aby mohla krypse správně fungovat, je nutné, aby se živočich s maskujícím se zbarvením vyskytoval právě v tom prostředí, se kterým bude splývat. Tito živočichové tak musí umět tato prostředí vyhledávat, a to obzvláště v případě ohrožení. Správné využívání kryptického zbarvení je tak spojeno s určitým typem rozhodování a následného chování, které můžeme experimentálně testovat. Gekončíci noční (Eublepharis macularius) jsou zvířata zajímavá tím, že v průběhu života se u nich zbarvení mění. Mláďata mají zbarvení disruptivní, které se však během dospívání ztrácí a v dospělosti odpovídá spíše zbarvení typu mottle, zároveň se zbarvením se mění i jejich preferovaná antipredační taktika (Landová et al. 2013). Toto chování je však ovlivněno v průběhu ontogeneze nejen zbarvením samotným, ale i určitým typem personality.
Funkci jednotlivých typů zbarvení (disruptivní v mládí vs mottle v dospělosti) by mohlo provázet i změna preference podkladu, na kterém je zvíře nenápadné. Cílem je ověřit: (1) zda si dospělí gekončíci aktivně volí podklad, na kterém se vyskytují, tak, aby s ním splynuli a ukryli se tak pomocí svého zbarvení před predátorem. (2) zda odlišně zbarvená mláďata volí také jiný podklad než dospělci a jaký vliv na toto rozhodnutí má personalita testovaného zvířete. Dále (3) se pokusíme experimentálně ověřit, jaký vliv má kryptické či disruptivní zbarvení na opticky se orientujícího pozorovatele, tedy (člověka). Pomocí přístrojů, sledující pohyb očí pozorovatele (tzv. eye-tracker), se budeme dívat na to, zda disruptivní zbarvení skutečně ztěžuje detekci obrysu a hlavy zvířete. Zde budeme používat standardizované fotografie gekončíků na různých pozadích, a dále v podobném designu fotografie chobotnic. U nich je výhodou, že dokáží aktivně měnit tvar i barvu a tak se přizpůsobovat různému prostředí. (4) Nakonec, na základě modelování vizuálních schopností jiných predátorů (modely spektrální senzitivity) bude diskutována spolehlivost obou typů zbarvení pro tyto predátory.

Preliminary scope of work in English

In animals using crypsis we recognize three basic patterns: uniform; mottle, consisting of small, differently coloured stains; and finally disruptive, in which bigger areas of different contrast are alternated. It is universally thought that uniform and mottle patterns primarily serve the purpose of merging with the surroundings on which the animal is. In contrast, the disruptive pattern is mainly regarded as a way to mask and hide the shape of the animal. The disruptive pattern also helps with making it difficult for a predator to quickly locate vital parts of the prey, as are the eyes or the head (for example this is the case with false eye-spots).There is also a hypothesis, however, that disruptive coloration might serve merging with specific types of backgrounds, which would correlate with the size of its stains in a specific ratio. The aim of this thesis is to identify the main functional aspects of disruptive coloration on chosen model organisms and experimentally verify its detectability by the use of an eye-tracker camera.
For crypsis to work correctly, it’s important for a camouflaged animal to be situated on a proper background, with which its pattern can merge. These animals must be capable of locating such surroundings, especially in the case of danger. Therefore, the correct use of cryptic coloration is linked with a certain type of decision making and subsequent action, which can be experimentally tested. Leopard geckos (Eublepharys macularis) are animals interesting for how their coloration changes during their lives. Juveniles have a disruptive pattern, which is slowly lost during maturation, and as adults their pattern is more likely characterized as mottle. With this change there also comes a shift in their preferred antipredation tactic (Landová et al. 2013). This behaviour is not only influenced by the change of the pattern by itself, but also by a specific type of personality of the animal.
Function of the distinct type of coloration (disruptive in juveniles vs mottle in adults) might be accompanied by a change in the preference of backgrounds, on which the animal is camouflaged. The goals of this work are to test: (1) whether the adult leopard geckos actively choose a surrounding, in which they would be hidden by their pattern from a predator; (2) if the differently coloured juveniles choose different background than adults and if there is an influence of the personality of the tested animal; (3) we will also try to experimentally test what is the effect that cryptic or disruptive coloration has on an optically oriented predator (human). With the use of equipment, capable of tracking the movement of the observer’s eyes („eye-tracker“), we will watch whether disruptive pattern truly makes it harder to detect the shape and head of an animal. Here we will use standardized photos of geckos on different backgrounds, and also the photos of octopuses in similar design. The advantage of octopuses is that they can actively change their shape and colour, and by that adapt to different surroundings. Finally (4), with the use of models of visual abilities of different predators (models of spectral sensitivity), we will discuss the reliability of both types of colorations in defence from these predators.